IFOC 2020|中国电信科技委主任韦乐平解读全光网的发展趋势

 



9月7-8日,第19届讯石研讨会(IFOC

2020)在深圳大中华喜来登圆满举办。工信部通信科技委常务副主任、中国电信科技委主任韦乐平在大会主论坛上发表题为《全光网的发展趋势》的演讲,解读全光网1.0到全光网2.0迈进的战略意义与容量需求的提升。

ICC讯 9月7-8日,第19届讯石光纤通讯市场暨技术专题研讨会(IFOC 2020)在深圳大中华喜来登圆满举办。9月8日,工信部通信科技委常务副主任、中国电信科技委主任韦乐平在大会主论坛上发表题为《全光网的发展趋势》的演讲,解读全光网1.0到全光网2.0迈进的战略意义与容量需求的提升。

——-  全光网的概念

全光网指的是仅仅控制层在电域实现,全部传输、接入、交换都在光域实现的端到端光网络。即只有当传输和接入基本实现光纤化,交换层也引入ROADM和OXC后才能称为严格意义上的全光网。

光网城市和光网省:指传输和接入在光域实现,交换和控制仍在电域实现。泛指TDM交换机全部退网,具有较高光纤覆盖率和较高接入速率,实际为全光纤网,可以认为是全光网的初期阶段(1.0)。

向真正的全光网的演进已经开始,将在交换层大规模引入ROADM/OXC,实现传输、接入和交换的端到端光网络,迈向严格意义的全光网(2.0)。

韦主任提到,尽管我们已经进入了全光网2.0,但实际上全光网1.0还是有很大的市场空间。

——  FTTH的发展空间

全球FTTH用户约6.6亿,家庭渗透率大约仅40%,发展空间巨大。

中国FTTH家庭渗透率高达85%,依然还有空间。考虑到不少城市区域的重复建设,空间可能更大。

·从FTTH延伸至FTTR和FTTD乃至FTTT

-从家门口或信息箱到屋子、桌面乃至各种终端

·从FTTO延伸至FTTCampus和FTTFactory乃至生产线

-随着运营商的业务范围逐步从2C转向2B,光纤到园区

FTTCampus和光纤到工厂FTTFactory乃至车间和生产线将逐步成为未来重要的光网络2B市场。

·从FTTH/O承载层向工业互联网应用层延伸

-着运营商战略向2B市场的扩展,作为FTTH/O的承载层的PON经过适度改造正演变为工业PON 。

——  工业PON的出现和发展

工业PON1.0:  满足中小企业一般性承载需求,包括办公网、视频监控等、无时延要求的车间级应用等。—工业PON2.0: 提供基于切片的多业务差异化承载和安全隔离、数据采集接口、网关工业环境适应性等能力和特性,可望自动适配工业协议等。

工业PON3.0: 采用新型架构,支持云边协同,提供确定性、安全、智简运维,向大型企业应用拓展。

——  迈向全光网2.0时代的战略意义

·开启了网络从电节点向全光节点,从点到点链路到光层网状动态组网的战略性升级,从根本上突破了网络节点容量的电瓶颈,标志着全光网从1.0(全光纤网)迈向2.0(全光自动调度)新时代。

·基于ROADM/OXC的光层动态智能调度网的实现是向中国电信网络架构重构目标“简洁、敏捷、开放、集约、安全”演进的关键步骤。

·首张全国性的骨干ROADM动态光网络即将全面投入运营,必将推动产业链的兴旺和网络的变革。

·一个全云化和全光化的网络不仅是云网融合的强大基础,也构成了国家新型基础设施的核心--信息基础设施的核心,可望带动更大范围的全面发展。

——  CTC全光骨干网2.0进展

·覆盖和规模全球最大:覆盖全国,系统总长22万公里,470个ROADM节点, 2357个OA节点,网络总容量590T。

·5039条100G,区域WSON控制,恢复时间小于2分钟

·基于20维WSS的CD主导

·光层直达,时延最小

·目标:分钟级分发、秒级优先恢复、30毫秒时延。

——  容量的需求和提升永无止境

·需求侧:—摩尔定律进入并行时代,微处理器从单核到多核发展到数百上千核的Tera级计算。

视频成为第一流量:流量接近骨干网2/3;4K/8K超高清和VR/AR等大视频的崛起加剧对带宽需求。

其他潜在新需求:云计算/大数据,自动驾驶……

·供给侧:从1977年,全球第一个速率为45Mbps的干线光传输系统在美国东北走廊开通商用起,到2020年48波400Gbps系统试商用止,43年光通信容量提升了约42万倍,相当年增速35%。

韦主任指出,低时延的诉求唯有依靠光来解决。

·节点时延:层次越低,时延越小。L0层网元时延ns级;L1层时延us级;L2/L3层时延ms级。

·CTC干线网:2025年99%地区间时延达标30ms。

——  全光节点的容量演进

由2017年的150T(20维)到2019年的300T(32维WSS),预计2023年600T。韦主任指出,现有技术至少能满足3年左右的节点容量需求!3年后,尚不明朗!

——  降低全光网的恢复时间

·目前恢复时间几分钟,希望降至10秒级乃至秒级

·降低网络恢复时间的思路—根据业务价值实施业务分级,确保高价值业务的恢复时间,甚至可以提前下发保护路由链路表。

集中算路+分布控制架构,引入集中算路PCE,有效避免重路由的波长冲突,减少恢复时间。

引入SDN,可望最佳地利用全网带宽资源,缩短收敛速度,减低时延。其次,SDN可根据上报链路情况,获取时延最短业务路径。—引入ML,实现光性能劣化、光纤或设备故障的预测,节省业务调测和恢复时间乃至主动重路由。

——  降低全光网的成本

ROADM能否进一步向网络边缘扩展的关键是成本,而降低成本的关键是技术创新和规模经济。

·物理层创新:其一,去掉网络边缘不必要功能和不必要温度要求等,放松器件要求、省掉加热器和致冷器等;其二,创新设计新一代光交换器件。

·网络层创新:走向SDN控制的、软硬件解耦的“灰盒”乃至“白盒”,接口开放和标准化,数据面互操作,从而推动光网络的开放生态。

·规范统一F5G:为获取全球蜂窝那样的巨大经济规模好处,减少碎片化私有规范,有必要规范一个具有统一定义、架构、功能、容量和性能的F5G。

全光网需要SDN控制

可望具备跨网、跨技术、跨厂家的全网视野!

·最佳利用全网带宽资源、缩短收敛速度、减低时延、确保路由和性能可预测,降低网络建设和运营成本,增强网络竞争性。·有利实现最佳路由-全光网引入SDN控制后,鉴于其透明性,通过客户端可以与任何厂家的ROADM或老网元互连,任何路由器间的最佳光通道水到渠成。

有利突破跨网、跨技术、跨厂家壁垒。

有利实现跨层融合,ROADM没有解决层间控制协调机制,SDN的跨层视野有望解决之。

最后,韦主任提出,全光网也要迈向开放生态。

为了应对日益严峻的行业发展乏力、外部竞争压力增大的局面,降低成本、创建更健康活跃的产业生态成为行业可持续发展的关键。

从无线接入网开始,网络的各个领域都将逐步走向开放,接口标准化、软硬件解耦、硬件白盒化、软件开源化,基于全光的传送网也不会例外。

AT&T开通全球首个ROADM商用化白盒系统:2019年实现了从亚特兰大到达拉斯,全长1300公里,速率为400Gbps,SDN控制的的灵活低成本的光连接。该系统基于OpenROADM规范的解耦的分布式(DDC)白盒设计。

——  开放与封装的思考

·ICT大生态的各自趋势

IT行业在1980年代就开始实现软件、硬件和外设的解耦和开放,形成了今天良好的生态。

CT行业从2015年起开始探索以软硬解耦为起点的虚拟化、云化和开放化进程,总体进展不快。

互联网业以IP层引入的网业分离为契机,经历了开放化引入的群雄逐鹿阶段,进入了以谷歌和亚马逊等几家巨头主导的新垄断阶段,在业务和应用层面越做越精越大,越来越多地采用专有架构、技术和私有标准,形成新的各自为政的封闭体系。

·开放和封闭不是决定因素,技术和业务创新是根本

——  全光网需要人工智能赋能

算法

·能灵活根据不同场景选不同算法,并优化适配。

·不同AI算法,可分别用于劣化分析、故障预测、最佳重路由、故障根因分析等不同场景,实现端到端自动化和智能化。

算力

·超强算力才能推动AI普及。AI已从通用CPU发展到强大的GPU,进而发展到专用AI芯片,大幅提升了算力。

·AI计算应分层实现,以便在计算实时性、有效性和建模精度取得平衡。

数据

·首先得有对网络参数正确、及时和全面的感知和采集,建立统一数据湖,作为模型训练数据库,才能利用AI进行分析、预测和优化,实现故障智能诊断、预测式主动维护及自动化处理。

·目标数字孪生
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